水位下降条件下土坡破坏的离心模型试验研究

水位下降引起土坡破坏的规律机理对于发展稳定性分析方法具有重要意义。研制了离心模型试验中超重力场水位升降模拟设备,进行水位下降条件下黏性土坡变形破坏的离心模型试验。根据试验位移测量结果,基于变形与破坏过程集成分析的思路探讨了土坡破坏机理。水位下降导致土坡发生由坡顶向坡脚的渐进性的错动破坏。水位下降条件下土坡的变形和破坏过程是耦合的。变形局部化发展是导致滑裂面出现的根本原因。滑裂面出现后滑动体内部仍发生显著的变形,并与滑裂面上的错动变形相耦合。     

基底倾斜的管桩复合地基路堤破坏模式研究

通过4组土工离心模型试验,研究了山区底面倾斜的软土层管桩复合地基路堤破坏模式。基于底面倾斜的天然软基路堤变形及失稳破坏特点,分析了桩端嵌入硬土层深度和桩顶格梁对于山区管桩复合地基路堤变形及失稳破坏模式的影响。试验结果表明,倾斜软土管桩复合地基上的路堤破坏模式主要有:(1)当桩端嵌入硬土层较深时,复合地基易发生下坡坡脚附近的桩体倾倒和桩间土绕流破坏;(2)桩端嵌入硬土层较浅时,复合地基易发生桩体向一侧的倾覆破坏,并伴随一定的桩间土绕流破坏,桩体倾覆程度显著大于桩端嵌入硬土层较深的情况;(3)当加格梁联系管桩桩顶时,复合地基易发生桩间土的绕流破坏。     

路堤荷载下CFG桩复合地基失稳破坏特性离心模型试验

掌握路基工程CFG桩复合地基失稳破坏特性是建立稳定分析方法的基础。针对路堤荷载作用下深厚软黏土地基,开展了3组CFG桩复合地基离心模型试验,采用自行研制的空中泄砂装置模拟路堤分层填筑过程,设计制作砂浆包裹石墨芯的模型桩监测桩体破坏时序,通过摄影测量技术获取地基土位移场云图,分析复合地基的承载与变形特性及失稳滑动形态。试验表明,随路堤荷载增加,位于坡脚附近的桩体首先发生破坏,并逐渐向路堤中心发展,呈现渐进破坏特点,复合地基发生整体失稳后滑面近似呈圆弧状;桩体破坏形态与桩周土体变形特性密切相关,地基发生隆起变形的坡脚附近桩体呈现拉弯破坏特征,承受路堤荷载较大的路肩附近桩体以压弯破坏为主;桩帽对桩土荷载分担影响显著,桩身轴力增大可提高桩体抗弯拉能力,有利于复合地基稳定性提高。     

拓宽黄土路基湿化破坏机制模型试验研究

 为研究拓宽黄土路基浸水湿化破坏机制与模式,在土工离心机上设计并安装位移量测系统,以西安—潼关高速公路拓宽工程为研究载体,建立与实际应力相符的离心试验模型;针对浸水湿化后黄土拓宽路基的沉降变形规律和破坏形式进行研究,基于试验结果开展高填方黄土路堤破坏机制的讨论。研究结果表明,拓宽路基坡脚处高含水量对拓宽黄土路基稳定性影响极为显著,在地下水位较浅处的地带,强降雨天气或地下水位骤升所引起的拓宽路基荷载下黄土地基的局部失稳会极大威胁上部拓宽路基的安全,浸水破坏滑裂面的形成是一个渐进破坏过程。由于地基局部湿软,抗剪强度降低,地基的起始剪切破坏发生于老路坡脚处,一旦产生过大的变形量将会引起整个路基自上而下的滑移。地基破坏时的滑动面近似为圆弧状,建议采用裂隙圆弧法对拓宽荷载下地基进行稳定性评价。试验结果还表明,新老路基拼接带土体中的加筋材料起到裹附作用,可增强路基的板结效果,形成有效的土拱效应,这样就充分利用路堤填料本身的刚度,调整地基的沉降变形。     

倾斜软土CFG桩复合地基上的路堤破坏模式研究

通过4组土工离心模型试验,研究了山区底面倾斜的软土层CFG桩复合地基路堤破坏模式。试验模拟了4种地基:倾斜天然软基,水平CFG桩复合地基,倾斜CFG桩复合地基,以及施工有缺陷的CFG桩复合地基。试验结果表明:(1)路堤荷载作用下,CFG桩易发生多次桩体断裂,最终形成能够随软土移动的刚性短桩;(2)底面倾斜的复合地基上,CFG桩的断裂更集中在下坡方向,路堤破坏的影响范围远大于水平地基的情况;(3)缺陷CFG桩复合地基路堤变形显著增大。     

膜袋砂围堰荷载下软土地基破坏分区特性研究

膜袋砂围堰对地基的作用是一种典型的柔性荷载,该荷载作用下的软土地基的破坏模式及潜在滑裂面与刚性基础荷载有所不同。针对这一问题,设计并完成了一组室内模型试验,模拟膜袋砂围堰的填筑过程,观测获得了围堰填筑过程中和加载完成后软土地基的变形形态。基于模型试验得到的软土地基位移矢量和裂缝形态,参考传统地基承载力理论,提出了一种新的地基破坏分区方法,并用数值模拟方法分析了该破坏分区的合理性。新的分区方法主要改变了软土地基破坏时主动区和过渡区的划分,对于软土地基破坏分区是一种新的认识。     

某工程软弱地基上高填方对相邻建筑物的影响数值模拟研究

文章以贵州某小区路堤填筑为实例,采用数值模拟的方法,对软基上高填方路堤填筑对相邻建筑物桩基及上部结构的变形问题、内力问题进行研究,探讨路堤填筑对地基、桩基、结构内力和变形的影响.研究表明:路堤填筑使地基沿着场地顺坡向产生较大的位移,桩顶产生较大的位移;路堤填筑使桩基弯矩急剧增加,超出其承载能力;路堤填筑使桩基连梁剪力急剧增大,可能发生承载能力极限状态破坏.文章所得结论对相关工程实践具有一定的指导和参考意义.     

斜坡基底软土桩–网复合地基变形特性离心试验研究

为探究斜坡基底软土–桩网复合地基的变形特性,以沿海铁路线某深厚软土地基断面为原型,开展比尺为1∶100室内离心模型试验。通过对试验数据的整理分析,结果表明:(1)路堤顶部两侧的竖向和横向位移、两侧沉降差在运营期都有明显增长,但竖向和横向位移主要产生于路堤施工阶段,而沉降差基本产生于运营期内;(2)加筋垫层对其下方的地基表层横向位移有明显约束。地基右侧土体的竖向和横向位移关于路堤中心不对称,表现为右侧大于左侧,地基表面呈现出明显偏向斜坡外侧的非对称"沉降盆";(3)斜坡桩和悬浮桩的桩顶竖向和横向位移明显大于平台桩,平台桩潜在破坏模式为弯拉或弯剪破坏,斜坡桩为倾斜破坏,悬浮桩为倾斜+横移破坏;(4)桩发生明显上刺和下刺现象,且淤泥质黏土表现出流体特性发生绕桩横向流动。     

格栅模量对加筋软基路堤关键位移的影响

为了研究土工格栅模量对加筋软土地基上路堤顶面不均匀沉降、路堤中心沉降、坡脚水平位移三个关键位移的影响,通过工程实例现场观测与有限元数值试验相结合的方法,分析了采用不同模量土工格栅加筋后软土地基上的路堤关键位移。研究了土工格栅模量对路堤关键位移的影响。研究成果表明：合理的选择土工格栅的模量可以有效的控制路堤的关键位移。有限元数值试验与现场观测结果一致,其结果可以作为软基加筋路堤设计参考。     

格栅模量对加筋软基路堤关键位移的影响

为了研究土工格栅模量对加筋软土地基上路堤顶面不均匀沉降、路堤中心沉降、坡脚水平位移三个关键位移的影响,通过工程实例现场观测与有限元数值试验相结合的方法,分析了采用不同模量土工格栅加筋后软土地基上的路堤关键位移.研究了土工格栅模量对路堤关键位移的影响.研究成果表明:合理的选择土工格栅的模量可以有效的控制路堤的关键位移.有限元数值试验与现场观测结果一致,其结果可以作为软基加筋路堤设计参考.     

土钉及超前桩墙复合支护技术的应用

超前桩墙在软弱土基坑土钉支护中的应用 ,扩展了土钉支护技术的适用范围 ,但国内外对其作用机理的研究甚少。本文通过工程实例的边坡水平位移量测和平面有限元分析 ,对超前桩墙在软弱土基坑土钉支护中所起的作用进行了探讨 ,通过超前桩墙的预支挡解决了分层开挖时软弱土边坡的临时自稳问题 ,并有效地控制了软弱土边坡的坡顶位移和坡面变形破坏。本文的结论可供软弱土基坑复合土钉支护优化设计时参考     

基于离心模型试验的桩帽网结构路基桩端持力层效应研究

为了考察桩端持力层强度对桩帽网结构路基(地基)承载特性的影响,设计了4组不同桩端持力层状态的离心模型试验,测试了地基变形、加筋垫层拉力和路堤基底压力等数据。测试数据表明:①桩端持力层强度降低,地基由稳定向出现桩底明显刺入再到出现桩端持力层局部剪切破坏方面转化;②桩端持力层强度提高,地基变形减小,路基中心桩底刺入及地表沉降、坡脚地基水平变形均值与持力层承载力的关系曲线可用幂函数描述;③桩端持力层强度越高,桩体承载集中效应与桩间土承载减载效应越明显;④路基中心附近地表沉降与路基面覆盖范围筋带拉力均值间的关系曲线可用二次多项式描述,考虑了路堤横向滑移因素的筋带拉力计算值与实测较接近;⑤端承摩擦桩型的桩端持力层强度提高,筋带所受拉力减小;⑥布设袋装砂井,能加快地基的排水固结,提高桩端持力层承载力,增强地基稳定性。     

水泥土连拱抗滑墙加固软基边坡的应用研究

软基边坡处理中常采用水泥土搅拌桩复合地基。但受水平推力作用时桩体存在弯折效应且施工时易出现劣质层。本文采用水泥土连拱抗滑墙加固软基边坡,采用数值分析的方法建立三维模型,分析加固前后边坡的水平侧移、沉降、应力、边坡稳定性的变化,并深入的分析了连拱抗滑墙抗滑机理。研究表明连拱抗滑墙加固边坡技术具有性能可靠、施工方便的优势,在软基边坡加固领域具有广阔的应用前景。     

Centrifuge model tests on pile-reinforced slopes subjected to drawdown

Piles are generally an effective way to reduce the risk of slope failure. However, previous approaches for slope stability analysis did not consider the effect of the piles coupled with the decrease of the water level (drawdown). In this study, a series of centrifuge model tests was performed to understand the deformation and failure characteristics of slopes reinforced with various pile layouts. In the centrifuge model tests, the pile-reinforced slopes exhibited two typical failure modes under drawdown conditions: across-pile failure and through-pile failure. In the through-pile slope failure, a discontinuous slip surface was observed, implying that the assumption of the slip surface in previous stability analysis methods was unreasonable. The test results showed that drawdown led to instability of the piles in cohesive soil, as the saturated cohesive soil failed to provide sufficient constraint for piles. The slope exhibited progressive failure, from top to bottom, during drawdown. The deformation of the piles was reduced by increasing the embedment depth and row number of piles. In addition, the deformation of soils outside the piles was influenced by the piles and showed a similar distribution shape as the piles, and the similarity degree weakened as the distance from the piles increased. This study also found that the failure mechanism of unreinforced and pile-reinforced slopes induced by drawdown could be described by coupling between the deformation localization and local failure, and it revealed that pile-reinforced slopes could reduce slope deformation localization during drawdown.     

基于蠕变模型的边坡抗滑桩体系变形时效规律数值研究

通过有限元数值软件ABAQUS建立了理想边坡-抗滑桩体系三维数值模型,采用摩尔库伦模型和Drucker-Prager与Singh-Mitchell弹塑蠕变耦合模型对其进行数值计算,具体包括边坡-抗滑桩体系的塑性区、位移、桩身应力应变、桩土接触关系、桩土相互作用的时效规律,并对加桩前后的变形时效规律做对比分析。结果表明:蠕变效应使边坡抗滑桩体系的变形有显著增加,塑性变形首先在坡脚出现,随着时间推移逐步向坡肩发展。坡体位移主要集中在斜面位置,坡面位移最大往土体深部位移逐渐减小。抗滑桩对于治理蠕变变形有良好的效果,不仅显著减少了桩后土体的水平变形值,也降低了桩后土体的变形影响深度。抗滑桩桩前土体仍然产生了向下的失稳滑动变形,该部分土体和桩是脱开的,桩后土体产生了绕桩滑动。蠕变变形导致抗滑桩上的土压力比常规分析中所假设的桩前被动土压力和桩后主动土压力要复杂。     

季冻区湿地软土地基固结变形特性研究

为了研究季冻区湿地软土地基的固结变形特性及其影响因素,在提出季冻区湿地软土地基现场监测方案的基础上,对路堤填土荷载作用下软土地基固结变形特性和加载条件、软土地基处理方法、地层条件、温度变化、时间效应等的相关性进行分析研究。监测结果证明:虽然湿地软土层不厚,但软土的沉降量占全部沉降量的80%以上,在整个冬季,负温对软土地基的固结沉降有一定的影响,主要表现在中央分隔带和路肩软土地基的沉降过程出现一定的差异;软土地基的侧向位移基本上是随荷载的增加而增大,最大位移深度随软土层厚度的增加而增大,冬季软土地基冻结的过程中,在冻结深度范围内软土地基出现反向的侧向位移;整个冬季软土地基孔隙水压力均有不同程度的消散,根据沉降和孔隙水压力监测结果得出,袋装砂井更适合于季冻区湿地软土地基的工程治理措施;试验段冻结深度随时间的变化,最大冻深小于2.8m,在一月底至二月初期间;路堤填土冻结的过程中,靠近中央分隔带处的土压力逐渐减小,而靠近路堤边坡处的土压力逐渐增大。研究成果可为季冻区湿地软土地基固结沉降分析计算及设计提供参考依据。     

Centrifuge tests to investigate global performance of geosynthetic-reinforced pile-supported embankments with side slopes

Three centrifuge model tests were conducted to investigate the influence of the number of geosynthetic layers and the pile clear spacing on the global performance of Geosynthetic-Reinforced Pile-Supported (GRPS) embankments with side slopes constructed on soft soil foundations. This study found that the change of the geogrid number from one to two did not significantly affect the foundation settlement, the geogrid deflection, and the vertical stress at the embankment base. For the GRPS embankment with a single geogrid layer, the geogrid strain distribution at the embankment base showed an “M” shape along the transverse direction with the maximum strain near the embankment shoulder. When two geogrid layers with sand in between were used, the upper and lower layers showed different strain distributions with the maximum strains happening near the embankment shoulder and at the center of the embankment for the upper and lower layers respectively. The strains of the upper geogrid were smaller than those of the lower geogrid. Smaller pile clear spacing reduced the geogrid deflection and the foundation settlement. Despite the change of the pile clear spacing, the progressive development of soil arching with the normalized displacement at the embankment base followed a similar trend without an obvious stress recovery stage.     

两级抗滑桩对坡顶建筑物的安全控制研究

采用两级抗滑桩对边(滑)坡进行治理过程中,当坡顶存在建筑物或者规划建设建筑物时,除了考虑边坡的整体稳定性,还必须良好控制坡顶土体位移量,从而保障坡顶建筑物的安全和稳定。该文通过建立有限元计算模型,分析了两级抗滑桩对坡顶土体位移的控制效果,探讨了浅基础离边坡的安全距离及深基础对边坡稳定性的影响。得到以下结论:坡顶土体位移主要受到二级抗滑桩的控制,且二级抗滑桩距离坡肩越近,坡顶土体位移越小；当坡顶存在浅基础时,坡顶土体位移越大,建筑物所需的安全距离(离边坡的距离)越大；当坡顶存在深基础时,桩基距离边坡坡肩越近,对边坡的稳定性越不利；相对于桩基所受垂直荷载,水平荷载对边坡的稳定性影响更显著。在此基础上,对广西某滑坡进行了优化设计,最终实测结果表明两级抗滑桩对桩顶土体位移控制效果良好。